مطالعه عددی اثر شکل هندسی و ارتفاع سقوط پرتابه بر سرعت حرکت در آب به روش کوپل اویلری-لاگرانژی

در این مقاله, با مدل سازی عددی مسئله ورود به آب پرتابه های سه بعدی با اشکال هندسی مختلف و ارتفاع سقوط و آرایش سوراخ های متفاوت به روش کوپل اویلری-لاگرانژی, تاثیر پارامترهای مذکور بر سرعت حرکت پرتابه در عمق آب و زمان و عمق جدایش حباب با استفاده از نرم افزار تجاری اجزای محدود آباکوس 6/14-2 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حل عددی از مقایسه و تطابق مناسب با نتایج تئوری و آزمایشگاهی موجود شامل مسیر حرکت یک پرتابه کروی در عمق آب, شکل حباب هوای تشکیل شده و زمان و عمق جدایش آن, صحت سنجی گردید که بیانگر دقت و کاربرد الگوریتم عددی مورد استفاده بود. نتایج نشان داد که عمق جدایش حباب متاثر از شکل هندسی پرتابه است و با افزایش ارتفاع سقوط آن از سطح آزاد آب, به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. در حالی که, زمان جدایش حباب تابع ضعیفی از پارامترهای مذکور می باشد. همچنین, نیروی پسا بر پرتابه های با سطح تماس مسطح و تیزگونه, به ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را دارد. از این رو, پرتابه مکعبی که از بیشترین استهلاک سرعت در عمق آب برخوردار است, با سرعت m/s57/1 به بستر مدل برخورد نموده و جدایش حباب در عمق cm63 رخ می دهد. در حالی که, پرتابه مخروطی با کمترین استهلاک سرعت در عمق آب, دارای سرعت برخورد m/s88/3 است و جدایش حباب در عمق cm98 اتفاق می افتد.